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饲料中霉菌毒素的研究进展

1前言

真菌毒素是一种由真菌在农作物或动物蛋白质中产生的有毒代谢物。它对人类和动物有广泛的毒性作用。当人类或动物食用被霉菌毒素污染的食物或饲料时,会引起霉菌毒素中毒。霉菌有很多种,大约有12万种,其中170多种能产生毒素。它们广泛存在于土壤、空气、水和腐烂的有机物中,覆盖了整个世界。根据联合国粮食及农业组织(粮农组织)的统计,全球每年约有25%的农作物受到不同程度的霉菌毒素污染,约有2%的农作物因严重污染而失去其饲用价值,每年造成数千亿美元的经济损失。我国霉菌毒素污染的形势更加严峻。中国农业科学院畜牧研究所的调查显示,配合饲料中不同程度的霉菌毒素污染达80%以上,霉菌毒素每年造成的直接经济损失达500多亿英镑。因此,霉菌毒素污染已成为影响饲料工业发展的一大危害。如何识别和预防霉菌毒素已成为饲料安全能否得到解决的突出问题。

2霉菌毒素产生的原因

在饲料生产过程中,不合理的饲料原料、生产工艺、管理等环节可能导致霉菌毒素的产生。

2.1饲料原料真菌毒素感染主要发生在田间收获和储存期间。在田间,植物受到许多因素的影响,包括土壤湿度、播种和收获时期、植物病害的发生、杂草、鸟类和害虫等。在储存过程中,饲料仓库是湿的,有严重的鼠害。储存区域不定期清洗,不定期消毒,堆放不合理,储存时间过长,运输易受雨淋和日晒等。所有这些都容易引起霉菌。此外,饲料原料被霉菌感染的程度也与它们的成熟度和颗粒完整性密切相关。成熟度差、颗粒受损较多的原料易受霉菌感染。石永峰等人对碎玉米和全谷物中串珠镰刀菌B1毒素含量的研究表明,碎玉米和其他谷物废弃物中霉菌毒素的含量是全谷物的30-500倍。

2.2在用加工工艺生产颗粒物料的过程中,如果设备选择不当或使用过程中调整校准不准确,颗粒物料的冷却时间不足或风量不足,导致产品含水量和物料温度过高。这种产品装袋后容易发霉。进料管道中堆积的物料不定期清理,形成积霉物料,积霉物料脱落进入成品仓和包装袋,导致整批颗粒状物料霉变。

2.3管理因素饲料和原料的长期储存,或储存场所通风不良和潮湿的环境容易导致霉菌毒素。此外,运输过程中的阳光和雨水也容易造成饲料和原料的霉变。

3霉菌毒素的危害

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3.1霉菌毒素对猪的伤害:改变饲料营养成分;降低动物对养分的利用率;霉菌毒素诱发各种动物疾病;动物组织器官受损,主要危及肾、肝和生殖器官;胚胎死亡率和流产率上升,外部阴道炎、乳房增大、乳汁减少,哺乳仔猪抵抗力下降,母猪淘汰率上升,利用率下降,公猪精液质量下降。免疫系统功能紊乱,免疫力低下,疫苗不能正常发挥作用,易患疾病;动物饲料摄入量减少,胃肠道炎症和生长率下降。

3.2霉菌毒素对家禽的危害:产蛋率和受精率下降;降低日增重和饲料报酬;口腔溃疡,拒绝进食;性格苍白,蛋黄和皮肤色素差,头部脱毛,羽毛松散。免疫功能下降,死亡率上升。

3.3真菌毒素的危害机制:(1)真菌毒素的毒副作用有一个共同点,那就是免疫抑制。人们普遍认为它的机甲

污染饲料的霉菌毒素主要有:黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素、单端霉菌毒素、玉米赤霉烯酮、丁烯酸内酯、红青霉素、氯青霉素等。检测方法不同。

4.1黄曲霉毒素B1(ATFB1)

黄曲霉毒素B1是当今世界上发现的最强致癌物之一,直接危及人类和动物的生命安全。许多国家提高了黄曲霉毒素B1的限量,并逐渐成为国际贸易中的技术壁垒。目前,食品和饲料中ATFB1的国家检测标准提出了三种检测方法,即薄层色谱法、液相色谱法和酶联免疫吸附法。薄层色谱法是检测ATFB1最常用的方法,也是我国食品和饲料中ATFB1的国家标准检测方法。该方法设备简单,易于推广,在国内外得到广泛应用。然而,样品预处理复杂,提取纯化效果不理想,影响了检测的准确性。液相色谱可以同时分离多种黄曲霉毒素。定量分析操作简单、准确。适用于大规模样品分析。然而,由于仪器昂贵,它不能被广泛使用。酶联免疫吸附试验(酶联免疫吸附试验)通过结合抗黄曲霉毒素B1抗体和酶标抗原、待测抗原的竞争性免疫反应和酶的催化显色反应来检测ATFB1含量。预处理简单,灵敏度等于或高于前两者,具有更广阔的应用前景。

4.2t-2毒素

t-2毒素是一种常见的主要毒素,会污染大田作物和储藏谷物。目前,主要的检测方法有液相色谱法、气相色谱法和免疫分析法。液相色谱-质谱(液相色谱-质谱)由于其不需要衍生化T-2毒素的高灵敏度和特异性,已成为分析和检测包括T-2毒素在内的真菌毒素最广泛使用的方法。免疫学方法和酶联免疫吸附试验具有样品预处理简单、快速、方便、特异性和灵敏度高、不需要昂贵的仪器设备等特点。更适合推广。1991年,卫生部食品检验研究所建立了T-2毒素的免疫检测方法。该方法的最低检测量为1纳克/毫升,敏感范围为4纳克/毫升至1000纳克/毫升。

4.3脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)

DON,又称催吐剂毒素,是一种真正的毒素,具有较强的细胞毒性、胚胎毒性、致畸性、弱致癌性和对免疫系统的影响。唐在喷上对甲苯醛后变黄。卫生部食品检验研究所于1986年建立了堂薄层色谱检测法,于1992年建立了免疫检测法。该方法的最小检测量为5纳克/毫升,灵敏度范围为5纳克/毫升至1000纳克/毫升。该方法已被批准为国家标准。小麦、面粉、玉米和玉米粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的限量标准于1996年9月1日颁布实施,最高允许量为1000克/公斤。

4.4玉米赤霉烯酮(ZEN)

玉米赤霉烯酮是一种由禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)等菌株产生的具有雌激素作用的真菌毒素,可引起动物急性和慢性中毒,导致动物生殖功能异常,甚至死亡,并可给养殖场造成巨大的经济损失。目前,ZEN的检测方法主要有薄层色谱法、高效液相色谱法和酶联免疫吸附法。中国在2005年将薄层色谱法列入国家标准检测方法,最低检测量为20纳克。薄层色谱对实验室仪器设备要求低,可在普通实验室实施。然而,该方法操作繁琐耗时,采用视觉半定量测量,主观影响大,灵敏度低。这种方法需要大量接触ZEN标准,浪费毒素,不利于保护操作人员的健康,也不适合检测大量样品的实际需要。高效液相色谱具有准确度高、灵敏度强和微量测定的优点。这是目前欧盟国家最常用的玉米赤霉烯酮毒素检测方法。昂贵的设备和对样品中毒素的高纯度要求导致检测周期长、成本高,不能满足快速筛选大量样品的需要。

中国是世界上最大的水产养殖国,其水产养殖业首当其冲受到霉菌毒素的影响。据不完全统计,中国水产养殖业每年造成的损失超过500亿英镑。然而,近年来动物疫情的广泛传播与饲料中真菌毒素引起的免疫抑制密切相关,在欧美国家,真菌毒素已被正式认定为动物疫情的来源。我国对真菌毒素的认识和预防主要存在以下问题。

5.1相关法律法规不完善。到目前为止,法令中只列出了黄曲霉毒素,而其他霉菌毒素没有明确的法律法规。即使黄曲霉毒素有限,不同国家的标准也不一致。这样的法律法规必然难以适应当今的国际贸易。迫切需要建立一个全球统一的真菌毒素标准。

5.2传统的霉菌毒素检测技术已经不能满足生产线的需求,使得生产单位在面对各种原料霉菌污染时处于被动的滞后控制状态。目前,社会公认和广泛使用的霉菌毒素检测技术主要包括:一是生物检测方法,包括种子发芽试验、呕吐试验和皮肤毒性试验,但检测结果的时效性很差;另一种是理化检测、薄层色谱和高效液相色谱。薄层色谱简单但灵敏。高效液相色谱法灵敏度高,但样品处理复杂,操作复杂,仪器昂贵,标准消耗量大。还有一种基于免疫化学原理的实验室快速检测方法,如酶联免疫吸附试验(酶联免疫吸附试验),由于条件的不同,很难满足生产线现场快速检测的要求。

5.3我国霉菌脱毒技术仍处于不成熟状态。真菌毒素和解毒方法的研究相对较晚,至今仍没有明确系统的认识。广泛接受和使用的降解和吸附饲料中霉菌毒素的物理、化学和生物方法难以大量、有效和低成本实现。

6表明

真菌毒素会通过食物链对人类健康构成重大威胁。在实际生产中,我们应该认清霉菌毒素的危害,积极采取措施,从多方面、多角度减少霉菌毒素对动物健康和生产性能的不良影响。我国对真菌毒素的研究起步较晚。饲料中黄曲霉毒素B1的安全限量标准首次制定于2002年,呕吐毒素的限量标准直到2007年才公布。我国许多水产养殖生产者对霉菌毒素对生产的危害知之甚少,他们的观点片面甚至错误。霉菌毒素对生产造成的无形损失也是惊人的。根据我国的实际生产情况,提出以下建议。

6.1提高对霉菌毒素的认识,建立可追溯系统。加强饲料生产企业员工的科学文化水平,提高他们对霉菌毒素危害的认识,建立有针对性的霉菌毒素控制体系,避免耗费过多精力和金钱却收效甚微。从采购、生产、储运等方面进行控制,加强对每批饲料原料来源、加工工艺条件、成品储运过程的监督,做好详细记录,建立可追溯的控制体系。

6.2完善真菌毒素相关法律法规,建立完整的真菌毒素数据库。修订现行国家饲料毒素标准,将黄曲霉毒素和伏马毒素纳入法定标准,它们是真正危害中国饲料工业的主要毒素。参考标准中包括呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、T-2毒素和DAS毒素等微量毒素。霉菌毒素限量标准应尽可能与国际标准接轨,以防止其他国家在对外贸易过程中利用技术壁垒阻碍中国农业发展。对散装原料和饲料进行每季度和每年一次的霉菌毒素批量检测,并实时监测毒素的阳性检出率、含量水平和阳性中值。通过统计分析,真菌毒素含量随天气、温度和地区差异的变化

6.4建立理想的霉菌毒素吸附剂模型,开发新型复合霉菌毒素脱毒剂。理想的霉菌毒素吸附剂应具有以下特性:广谱霉菌毒素吸附特性;霉菌毒素可以通过粪便排出;可以提高牲畜的生产性能;能恢复机体器官的功能;能恢复免疫功能;能为动物提供必要的营养;吸附剂不能促进生长,并且促进生长的特性可能掩盖真菌毒素的毒性症状。理想的毒素吸附剂应该具有只吸附毒素而不吸附营养物的特性。理想霉菌毒素吸附剂模型的建立为霉菌毒素吸附剂的未来研究和发展指明了方向,并为未来新型霉菌毒素吸附剂的研发提供了必要的条件。受地区环境和气候条件等因素的影响,饲料中经常同时出现多种霉菌毒素,使得霉菌毒素造成的危害更加复杂。没有单一的吸附剂可以吸附所有的真菌毒素,因为不同的真菌毒素分子具有不同的物理化学性质,所以通过适当混合不同类型的吸附剂来开发新型复合真菌毒素吸附剂是未来的发展趋势。

真菌毒素对畜禽生长、畜产品和人体健康造成危害,并造成重大经济损失,这是不争的事实。近年来,随着原材料价格的上涨,越来越多的食品副产物被利用,使得饲料中的霉菌毒素问题越来越严重。因此,完善我国饲料霉菌毒素标准体系,有利于解决饲料安全问题,保护人民健康,保护生态环境,实现饲料工业持续健康发展,提高我国饲料和畜产品在国内外市场的竞争力,更冷静地应对市场给我们带来的机遇和挑战。

原作者:孙飞,方回春

湖南农业大学动物科学技术学院



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